Övervakning luftkvalitet i operationssalar via digital tvilling

Traditionella utmaningar för luftkvalitet i operationsmiljöer

Mikrobiologisk renhet i operationssalar är avgörande för att minimera risken för postoperativa infektioner. För att uppnå detta krävs att luften i salen innehåller så få luftburna mikroorganismer som möjligt. Detta uppnås genom avancerade ventilationssystem med högeffektiva filter (ofta HEPA-filter), kontrollerade luftflöden som skapar övertryck mot angränsande utrymmen, samt strikta rutiner för hygien och rörelsemönster hos personalen.

Regelbundna mätningar och kontroller av luftens renhet är nödvändiga för att säkerställa att miljön uppfyller de krav som ställs för olika typer av kirurgiska ingrepp.

Vad händer då inomhusklimatet inte håller rätt nivå?

Att behöva ställa in en operation pga brister i OP-salens klimat är en kostsam historia då detta ofta får en påverkan på flera planerade operationer, att den sjukskrivna patienten kanske redan dagen innan operation transporterat sig till sjukhuset och på morgonen har förberetts för operation på sjukhuset. Vårdpersonalen som inte kan utföra planerad operation kostar också pengar och steril gods som redan dukats upp för operation behöver kasseras eller steriliseras om.

Under den varma och fuktiga sensommaren 2018 behövde ett flertal operationer ställas in i Region Stockholm till en kostnad på ca 2 miljoner kronor. Dock berodde då de obrukbara OP-salarna på längre period av för hög luftfuktighet.

Korrelationen mellan mätvärden för Partikelhalt och CFU*

Korrelationen mellan partikelhalt och kolonibildande enheter (CFU) i operationssalar handlar om hur människors närvaro och aktivitet påverkar luftens mikrobiologiska kvalitet.

Vi vet redan att partikelhalten avslöjar flera aktiviteter i en OP-sal innan men även under en operation beroende på antal personer som vistas i salen, val av klädsel samt andra rutiner och ovanor hos personal som vistas i salen spelar också en roll i luftkvalitén.

Luftflöden i en OP-sal är så pass höga att mätvärdet CO2 endast är en indirekt indikator på mänsklig närvaro men beroende på andra aktiviteter kan partikelhalten och därmed CFU påverkas. Tack vare ny sensorteknik med IoT-uppkopplade partikelräknare kan man följa partikelhalten i OP-salar online. Tekniken kan i realtid visa när det börjar bli för höga halter partiklar i salen som kan bära luftburna mikroorganismer och personalen kan då larmas i tid för att tillse att relevanta åtgärder utförs.

Sensorteknik för anonym personräkning kan även hjälpa till att hålla koll på antal personer i OP-salen över tid för att på detta sätt kunna analysera partikelhalten i salen under hela operationen.

Samtidigt som teknik finns för att bevaka luftkvalitén enligt ovan så har personalens klädsel också en avgörande påverkan på luftens kvalitet, likaså hur eventuell medicinteknisk apparatur förs in i OP-salen under pågående operation.

*CFU (Colony Forming Unit, på svenska Kolonibildande enhet) är en enhet inom svampar, i ett prov genom att räkna antalet synliga kolonier som växer på en petriskål.

Teknisk lösning för att mäta luftkvalitet i realtid

En operationssal är utrustad med ett nätverk av sensorer som kontinuerligt mäter luftkvalitet med parametrar såsom partikelnivåer, temperatur, lufttryck och relativ luftfuktighet. Dessa sensorer är integrerade i en digital fastighetsplattform som visualiserar realtidsdata och historik kopplat till salens miljöförhållanden.

Vi har i ett tidigare innovationsprojekt också försökt att koppla ihop vår fastighetsdata med vårdens patientbokningsdata (anonymiserad), detta för att kunna få en bättre överblick i hur en OP-sal nyttjas och när den finns ledig för att utföra t ex underhållsarbete eller byte av ventilationsfilter. Detta var då inte möjligt pga säkerhetskrav från systemleverantörens sida. Därav utgår vi i nuläget bara med data som är kopplade till fastighetens installationer.

Locums digitaliseringsresa tar just nu ett stort steg framåt genom att lämna fasen där vi testat flera helt autonoma appar och molntjänster som fungerar bra men som inte kan utbyta data med andra system till att vi bygger upp en strukturerad masterdatamiljö där appar och molntjänster behöver förhålla sig till det fastighetsspråk (Real Estate Core) och API-regler som redan finns. Framåt ser vi också ett större nyttjande av säkra AI-tjänster för fastighetsdata, både att kunna överstyra vissa värden i vårt styr- och övervakningssystem och på detta sätta kunna spara en hel del energi men också att nyttja sk LLM-funktioner för att kunna "kommunicera/prata" med våra fastigheter.

Sensorer: Temperatur, Relativ luftfuktighet, Lufttryck mot angränsande rum (över- eller undertryck), Luftflöde, Partiklar (PM), CO2, TVOC (TVOC kan ge oss information om eventuellt läckage av anestesigaser), antal personer och dörröppningar under pågående operation. Teknik med sensor som med hjälp av AI-analys beräknar risken för virusspridning genom suspenderade partiklar i en OP-sal kan även användas. Resultatet från denna typ av sensor visualiseras utifrån luftens motstånd att kunna sprida viruspartiklar.
Plattform: Digital fastighetsplattform (tvilling) och SCADA-system integrerade via MS Azure databasmiljö.
Visualisering: BIM/IFC-modell med metadata och SCADA-data som visas i realtid.
Larmfunktion: När sensorerna indikerar att renhetsnivån närmar sig kritiska gränsvärden, triggas ett automatiskt larm. En visualisering i form av ”stoppljus” i operationssalen visar också kontinuerligt risken för höga gränsvärden (Rött, Gult och Grönt)
Åtgärd: Larmet skickar en arbetsorder till Locums driftleverantör för att utföra en manuell CFU-mätning.

Ansvarsfördelning

Vårdverksamheten: Ansvar för byte av filtren (HEPA) i operationssalen inklusive att tillse att CFU-mätningar genomförs vid behov.
Locums driftleverantör eller vårdhygien: Kan på uppdrag från vårdverksamheten utföra CFU-mätningar vid anmodan eller triggat larm. Rapporterar resultat till vårdverksamheten och Locums teknikansvariga.
Locums driftleverantör: Utför filterbyten (HEPA) på uppdrag åt vårdverksamheten.

Effekter och nytta

Proaktivt underhåll: Genom att mäta kontinuerligt och larma innan gränsvärden för CFU överskrids kan man undvika att planerade operationer behöver ställas in med kort varsel.
Beslutsstöd: Vården får bättre underlag för att fatta beslut om att ställa in operationer eller vidta åtgärder.
Direkt återkoppling: Vårdpersonalen får snabbt insikt i hur de själva kan påverka sitt arbetssätt så att CFU hålls på låga nivåer (bla genom att inte vara övertaliga i OP-salen och att minimera dörröppningar till operationskorridoren).
Datadriven förvaltning: Möjlighet att analysera trender och optimera inomhusklimatet för att förbättra patientsäkerhet och minska kostnader för inställda operationer.

Vilka aktörer behöver samarbeta?

Locums driftleverantör
Vårdverksamheten
Locums teknikansvariga

Vad behöver de samarbeta kring?

Kontinuerlig övervakning av luftkvalitet i operationssalar
Snabb åtgärd vid avvikelser
Underhåll och filterbyten

Vilken data behövs?

Sensorvärden (temp, RH, partiklar, CO2/TVOC, lufttryck, cirkulationsluftflöde samt AI-baserad sensorteknik)
CFU-mätningar
Underhållsloggar för filter och ventilationssystem
Visualiserad BIM/SCADA-data i realtid